12 模块4 综合应用3-直流稳压电源.pptx

第1页：直流稳压电源项目封面

直流稳压电源项目封面

项目11D/A与A/D转换电路项目10555定时器及应用电工电子技术项目教程模块4综合应用

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第2页：直流稳压电源的任务

直流稳压电源的任务

由于交流电在电能输送和分配方面具有直流电不可比拟的优点，因此，一般电网所供给的是220V交流电。

但在电子电路中，通常都需要直流稳压电源供电，所以必须把220V交流电变成稳定的直流电。

项目12直流稳压电源

第3页：直流稳压电源任务目标

直流稳压电源任务目标

直流稳压电源

• （1）掌握稳压电源的组成；
• （2）了解开关型集成稳压电路的组成；
• （3）理解串联型稳压电路工作原理；
• （4）掌握集成稳压器的组成及使用方法。

第4页：直流稳压电源的组成

直流稳压电源的组成

一般的，直流稳压电源主要由变压(Transformer)、整流(Rectifier)、滤波(Filter)和稳压(Regulator)四部分组成。

试设计一个直流稳压电源，性能指标要求为：

• ①输出电压可调：Uo=+3V～+9V；
• ②最大输出电流：Iomax=600mA
• ③输出电压变化量：ΔUo≤15mV；
• ④稳压系数：SV≤0.003

第5页：电源变压器

电源变压器

一、电源变压器电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压变换为整流电路所需要的交流电压。

电源变压器的效率为： 其中：是变压器副边功率，是变压器原边功率。

80~200VA30~80VA10~30VA<10VA0.850.80.70.6小型变压器的效率计算出副边功率以后，就可以根据上表算出原边功率。

第6页：单相半波整流电路

单相半波整流电路

脉动直流电(即整流)。完成整流的电路

称为整流电路。整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路；按输出波形又可分为半波整流电路和全波整流电路。1.单相半波整流电路在交流电压的整个周期内，负载上得到一个单方向的脉动直流电（大小变化、方向不变），由于流过负载的电流和加在负载两端的电压只有半个周期的正弦波，故称半波整流。Uo≈0.45U2半波整流输出的直流电压为：

第7页：整流二极管的参数选择

整流二极管的参数选择

整流二极管参数流过整流二极管的平均电流I与流过负载的电流相等，即当二极管截止时，它承受的反向峰值电压URM是变压器次级电压的最大值，

第8页：单相桥式整流电路

单相桥式整流电路

2.单相桥式整流电路电路在交流电压的整个周期内，负载上将都有单向脉动电压输出，故称全波整流。

全波整流输出的直流电压为选择二极管时，应选极限参数为：uou2Uo≈0.9U2与半波整流电路相比，桥式整流电路电源利用率提高了1倍，同时输出电压波动小，因此得到了广泛应用。

第9页：整流桥堆与高压整流堆

整流桥堆与高压整流堆

整流桥桥式整流电路的缺点是二极管用得较多，电路连接复杂，容易出错。

为了解决这一问题，生产厂家常将整流二极管集成在一起构成桥堆，其外形如图所示。

这是应用集成电路技术将4个PN结集成在同一硅片中，具有4根引出线。

使用时将其中两根引线接交流电源，另外两根即为直流输出线。

此外，生产厂家也将多个二极管串联在一起做成高压整流堆，它的反向工作电压高达9000V以上，应用在电视机、计算机CRT显示器等高压整流电路中。

第10页：电容滤波电路

电容滤波电路

三、滤波电路通过整流电路获得的直流电脉动较大，在某些应用中(如电镀、蓄电池充电等)可直接使用，但还有许多电子设备需要平稳的直流电源。

这就需要增加滤波电路将交流成分滤除，以得到比较平滑的输出电压。

1.电容滤波滤波通常是利用电容的能量存储与转化功能来实现的。

电容滤波是根据电容两端电压在电路状态改变时不能跃变的原理构成的。

第11页：电容滤波的特点

电容滤波的特点

①电路结构简单，当RL较大时，滤波效果好。

• ②决定放电快慢的是时间常数RLC，其值越大，放电速度越慢，输出波形越平滑，因此一般要求RLC的取值满足：RLC≥(3~5)T/2
• ③输出直流电压一般为：Uo＝(1～1.2)U2,整流管承受的最高反向工作电压为U2。电容滤波特点

第12页：电感滤波电路

电感滤波电路

2.电感滤波由于通过电感线圈的电流发生变化，线圈中要产生自感电动势阻碍电流的变化，因而使负载电流和负载电压的脉动大为减小。

频率愈高，电感愈大，滤波效果愈好。

• ①L选得越大，RL越小，滤波效果愈好；
• ②负载上得到的输出电压Uo＝0.9U2;
• ③通过二极管的电流不会出现瞬间值过大，对二极管的安全工作有利。特点：电感滤波中整流管的导通角较大，峰值电流很小，输出电压比较平坦。其缺点是体积大，易引起电磁干扰。因此，一般只适用于低电压大电流场合。

第13页：LC滤波与π型滤波电路

LC滤波与π型滤波电路

3.电感电容滤波(LC滤波)LC滤波器适用于电流较大、要求输出电压非常平稳的场合，用于高频时更为合适。

4.型滤波电路它的滤波效果比LC滤波器更好，但整流二极管的冲击电流较大。

型RC滤波器主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。

第14页：稳压管稳压电路

稳压管稳压电路

四、稳压电路整流输出电压经滤波后，脉动程度减小，波形变平滑。

但是，当电网电压发生波动或负载变化较大时，其输出电压仍会随着波动。

在这种情况下，滤波电路是无能为力的，必须再加上稳压电路。

1.稳压管稳压电路利用稳压管工作在稳压区时，稳压管两端电压UZ的微小变化，会引起电流IZ的较大变化，利用这一特性完成稳压过程。

第15页：稳压管稳压的工作原理

稳压管稳压的工作原理

工作原理UL当负载电阻不变，电网电压上升时，负载两端电压随之增加。

由稳压管的伏安特性知，稳压管电流IZ会显著增加，结果使流过限流电阻R的压降增大，抵偿电源电压增加，使负载电压数值保持近似不变；如果交流电源电压降低，电压UL也减小，稳压管的电流IZ显著减小，通过限流电阻R的电流减小，R上的压降减小，使负载电压UL数值近似不变。

若电网电压保持不变，负载电阻RL减小，负载电流增大，R上压降升高，输出电压UL下降。

由于稳压管并联在输出端，当两端电压有所下降时，电流IZ将急剧减小，使得流过限流电阻R的电流基本维持不变，R上电压也就维持不变，从而使输出电压UL基本不变。

当负载电阻增大时，稳压过程相反。

电路的特点是：简单，工作可靠，稳压效果也较好，但输出电压的大小要由稳压管的稳压值来决定，不能根据需要加以调节，负载的变化也不能太大，否则电压稳定度不够高。

第16页：串联型晶体管稳压电路

串联型晶体管稳压电路

2.串联型稳压电路 由于用稳压管组成的稳压电路无法实现大电流输出和输出电压的任意调节，所以常采用串联型晶体管稳压电路。

串联型晶体管稳压电路由取样电路、基准电压电路、比较放大电路、调整电路组成。

当输出电压变化时，取样电阻将其变化量的一部分送到比较放大电路，基准电压电路给比较放大电路提供一个基准电压，比较放大电路将输出电压的变化量与基准电压进行比较后放大，送入调整电路使输出电压稳定。

由于调整管与负载串联，故称串联型稳压电路。

取样电路由R2、R3和R4串联组成，获取输出电压Uo的变化；基准电压部分向运放同相输入端提供基准电压UZ，由电阻R1和稳压二极管DZ组成的稳压电路来完成。

R1为限流电阻，保证稳压二极管DZ有合适的工作电流；比较放大部分由集成运算放大器完成；调整部分由调整管V完成。

V由运放输出控制，以抵消输出电压的波动。

第17页：集成稳压器

集成稳压器

制作在一块硅片内，形成集成稳压组件，

称为集成稳压电路或集成稳压器。集成稳压器具有体积小、可靠性高、使用灵活、价格低廉等优点。目前生产的集成稳压器种类很多，按引出端不同可分为固定式和可调式两种。固定式常用的集成稳压器有78××系列(输出正电压)和79××系列(输出负电压)。其中“××”表示输出固定电压的大小，一般有5、6、8、9、12、15、18、24V等。

第18页：三端稳压块的使用方法

三端稳压块的使用方法

端、输出端和公共端三个引出端，所以也

称为三端稳压块。输入端接整流滤波电路，输出端接负载；公共端接输入、输出的公共连接点。

第19页：使用集成稳压器的注意事项

使用集成稳压器的注意事项

使用集成稳压器时，要注意以下几点：

• ①严格区分输入端与输出端，防止接反。当输出端电压超过输入电压时很容易击穿集成块内的调整管。
• ②接地要良好，特别是通过散热器连接时。应考虑使用一段时间后，接点因氧化、振动等原因有可能导致接触不良的情况。
• ③防止输入端发生短路，特别是稳压器输出端接有大电容时。若因停电、过载、保险烧断等大电容的电荷释放之前，会使输出端电压高于输入端电压7V以上，导致调整管击穿损坏。为避免这种情况的发生，可在稳压器的输入、输出端反向接入保护二极管。
• ④防止瞬态过电压损坏稳压器(可在输入端(贴近稳压块)与公共端之间接入容量大于0.1μF～0.47μF的电容加以解决)。上述三端稳压器的缺点是输入输出之间必须维持2~3V的电压差才能正常工作，在电池供电的装置中不能使用。例如，7805在输出电流是1.5A时自身的功耗达到4.5W，不仅浪费能源还需要散热器散热。现在已经有低压差的产品问世，具有和78××系列相同的封装，电压相同时，可以互换使用。

第20页：三端可调集成稳压器

三端可调集成稳压器

围内连续可调。稳压精度高、价格便宜，

称为第二代三端式稳压器。典型电路

第21页：选择集成稳压器与电路形式

选择集成稳压器与电路形式

1)选择集成稳压器，确定电路形式选用LM317，其输出电压范围为：Uo=1.25~37V，最大输出电流为1.5A

第22页：选择电源变压器

选择电源变压器：电源设计实施页，说明根据输出电压与电流要求确定电源变压器的参数。

2)选择电源变压器

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第23页：选用整流二极管和滤波电容

选用整流二极管和滤波电容：电源设计实施页，说明整流二极管与滤波电容的选用要点。

3)选用整流二极管和滤波电容

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